【正文】 m a x, ?? ss HH(p0－ p1)/ρg = Hs,max ∑hf qv d u 泵的有效功率 Ne、 軸功率 Na和效率 η三者之間的關(guān)系如下： 式中 He — 泵的揚(yáng)程， m； ρ一 流體的密度， kg T T2 — 為壓縮過程起始和終了時(shí)的溫度 ； K； m — 為多變指數(shù)。 ④真空泵 用于減壓操作，終壓相當(dāng)于當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫?。泵由電機(jī)直接帶動(dòng)，傳動(dòng)效率可視為 1，電動(dòng)機(jī)的效率為。 為了保證泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象 ， 規(guī)定留有 ， 稱為 允許吸上真空高度 (Hs’)： 39。 ③ qv－ η曲線 效率開始時(shí)隨流量的增大而增加，達(dá)到最大值后，如繼續(xù)增大流量，則泵效率反而下降。s 1 g — 重力加速度， m ①揚(yáng)程 泵對(duì)單位重力的流體所做的功稱為揚(yáng)程 (或壓頭 ) ，亦即液體進(jìn)出泵前后的壓頭差，用符號(hào) He表示，單位為米液柱。 (1)離心泵的構(gòu)造和工作原理 離心泵啟動(dòng)時(shí)，由于空氣的密度較液體的密度小得多，產(chǎn)生的離心力也很小，此時(shí)在葉輪中心造成的真空度很低，不足以把液體吸到葉輪中心，這樣泵雖能啟動(dòng)，但卻不能輸送液體的現(xiàn)象稱為 ?氣縛? 。 ＝ [(＋ 10＋ 28＋ )/] (2 )= hl＝ λ(∑le/d) [u2/(2g)] ＝ λ[ (le1+ le2+ le3+ le4)/d][u2/(2g)] 將以上數(shù)據(jù)代入柏努利方程： h＝ ＋ (2 )＋ (h＋ )＋ 解得： h＝ m 流體阻力 內(nèi)因 摩阻力 外因 管道形狀、粗糙度 直管阻力 局部阻力 滯流 湍流 粗糙管 光滑管 阻力系數(shù)法 當(dāng)量長(zhǎng)度法 l ? ? ? l f f hhhguhf 22???gudlh f 22??Re/64?? )/(R e , d??? ??guhf 22???? ?? lff hhh引起阻力的內(nèi)因和外因 ——直管 +管件 總阻力方程 gudlhf 22?? fghpp ??? 21范寧公式 直管阻力 gudlgphf 2Re64 2????Re/64?? 滯流 )/( R e , d??? ? )2/)(/)(/( R e , 2 gudldh f ??? 湍流 )]/ ( R [ 2/12/1 ??? ???? 1 6 ??? 流體輸送設(shè)備 流體流動(dòng)需要一定的推動(dòng)力來克服管路和設(shè)備的阻力 ，才能把流體從低處送到高處 ， 或從低壓系統(tǒng)輸送到高壓系統(tǒng) 。m3， 連接管的尺寸為 φ108mm 4 mm的鋼管 ，其長(zhǎng)度為 h+ m， 管道上的管件有 180176。 b． 進(jìn)口和出口 當(dāng)流體從容器進(jìn)入管內(nèi)時(shí)，可看作從很大截面 S1突然流入很小截面 S2即 S2/S1≈0, 從曲線可查得 ξ為 。s 2/2 b． 過渡區(qū) 2 000＜ Re＜ 4000， 流形為非定態(tài)， λ易波動(dòng) , 常作湍流處理。 實(shí)驗(yàn)時(shí)，僅需考察 l/d、 Re、 ε/d對(duì) Eu的影響 。采用正交實(shí)驗(yàn)法、量綱分析法等簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)。 gudlhf 22??22udlghpff??? ???(340) (340a) 或 如圖所示 ， 選管中心至管壁的任一 r處的流體圓筒 ， 管長(zhǎng)為 l， 則截面積為 πr2， 滑動(dòng)表面積為 2πrl。 流體流經(jīng)管件、閥門、管束或異形壁面時(shí)，產(chǎn)生邊界層分離，導(dǎo)致流體流動(dòng)阻力增大。 當(dāng)流體流入圓管時(shí)，只在進(jìn)口附近一段距離內(nèi)有邊界層內(nèi)外之分。s 1 代入 Re＝ duρ/μ 得： Re＝ duρ/μ＝ du/ν＝ 2 000 故臨界速度為 u＝ 2022 9 105m2 （ 3） 滯流和湍流的特征 如圖所示， 滯流時(shí)流速沿管徑呈拋物線分布，管中心處流速最大， 管截面各點(diǎn)速度的平均值為管中心處最大速度的 ； 湍流 時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)烈湍動(dòng)有利于交換能量，使得管截面靠中心部分速度分布比較均勻，流速分布曲線前沿平坦，湍流的流速分布曲線與雷諾數(shù)大小有關(guān)， 湍流的平均速度約為最大速度的 。 （ 2） 流動(dòng)形態(tài)的判據(jù) 影響流體流動(dòng)的因素除 流速 u外 ， 還有流體流過的通道 管徑 d的大小 ， 及流體的物理性質(zhì)如 粘度 μ和 密度 ρ。 彎頭 90176。 本節(jié)介紹管路與系統(tǒng)的管 、 管件 、 閥門 ， 并討論流體的流動(dòng)形態(tài)和管內(nèi)流體流動(dòng)阻力的定量計(jì)算 。 vc(331) So (3)轉(zhuǎn)子流量計(jì) 如圖所示 ， 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的主要部件為帶刻度線的錐形玻璃管 ， 管內(nèi)裝可上下浮動(dòng)的轉(zhuǎn)子 。 若 兩種指示液 的密度分別為 ρl和 ρ2，兩測(cè)壓點(diǎn)之間的壓力差為： 上述各壓力計(jì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，測(cè)壓準(zhǔn)確，在實(shí)驗(yàn)室有廣泛的應(yīng)用。 ???????? fhgpguZHegpguZ )/()2/()/()2/( 22221211 ??（ 1） U形管壓力計(jì) 管中底部盛有與測(cè)量液體不互溶、密度為 ρA的指示劑。s 1 ＝ 103W＝ ∑ｈ f＝ J 設(shè)溶液流經(jīng)全部管路的能量損失為 J取硫酸罐內(nèi)液面為截面 11’,硫酸出口管管口內(nèi)側(cè)為截面 22’，并以截面 11’為基準(zhǔn)水平面。s1， p2=0（ 表壓 ） ， hf＝ J 要求物料在管內(nèi)以 m 4．流體流動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用舉例 在應(yīng)用柏努利方程時(shí)，應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)： ②截面的選取 確定出上下游截面以明確對(duì)流動(dòng)系統(tǒng)的衡算范圍。 使用壓頭形式表示能量時(shí)， 應(yīng)注明是哪一種流體 ，如流體是水，應(yīng)說它的壓頭是多少米水柱。 以 U表示單位質(zhì)量的流體所具有的內(nèi)能 ， 則質(zhì)量為 m（ kg） 的流體的內(nèi)能為 mU， 單位 kJ。 當(dāng)流體通過截面時(shí)，外界對(duì)流體所作的功等于作用于流體的力 (pS)與流體移動(dòng)的距離 (V/S)的乘積，則與此功相當(dāng)?shù)?靜壓能 為 ?// pmpVSVpS ??? 單位： kJ。 qV=u1S1=u2S2=…= unSn=常數(shù) 222111 SuSu ?? ?(318) (319) (320) 3．流體定態(tài)流動(dòng)過程的能量衡算 ——柏努利方程 流動(dòng)體系的能量形式主要有： 流體的 動(dòng)能 、 位能 、靜壓能 以及流體本身的 內(nèi)能 。s 1， 在 CGS制中單位為 ，稱為 ?沲? tuo 同沱 1st—100 cst(厘沲 )＝ 104m2m 1)＝ N F∝ (Δu/Δy)A 引入比例系數(shù) μ ，則： F＝ μ（ Δu/Δy） A 單位面積上的內(nèi)摩擦力稱為內(nèi)摩擦應(yīng)力或 剪應(yīng)力 ，以 τ表示，則有： τ＝ F／ A＝ μ（ Δu/Δy） 當(dāng)流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，徑向速度的變化并不是直線關(guān)系，而是曲線關(guān)系，則有： τ＝ μ（ du/dy） du/dy——速度梯度 ，即在與流動(dòng)方向相垂直的 y方向上流體速度的變化率； μ——比例系數(shù)，亦稱為粘性系數(shù)，簡(jiǎn)稱 粘度 。s1； 飽和水蒸汽20~40 m u=qV/S S—與流體流動(dòng)方向相垂直的管道截面積 ， m2 通常所說的 流速 是指流道整個(gè)截面上的平均流速，以流體的體積流量除以管路的截面積所得的值來表示： 氣體的體積流速隨溫度、壓力而變化。 4．流量和流速 單位時(shí)間內(nèi)流體流經(jīng)管道任一截面的流體量，稱為流體的流量 。m3。對(duì)于 液體混合物 ，各組分的濃度常用質(zhì)量分?jǐn)?shù) 表示。 m—流體質(zhì)量 ， kg； V—流體體積 ， m3。 5．接觸法生產(chǎn)硫酸的全流程 第三章 流體流動(dòng)過程及流體輸送設(shè)備 ① 選擇輸送流體所需管徑尺寸 。 研究流體的流動(dòng)和輸送主要是解決以下問題。mol1； R—?dú)怏w常數(shù) m3； φ I—?dú)怏w ρ 混合物中各組分的體積分?jǐn)?shù)。㎝ 2 常用壓力單位與 Pa之間的換算關(guān)系如下： p= F／ A (36) 壓力有兩種表達(dá)方式 : ① 絕對(duì)壓力 。s1。s1， 高粘度液體 ～ m 流體在圓管內(nèi)的流動(dòng)，可以看成分割成無數(shù)極薄的圓筒層，其中一層套著一層，各層以不同的速度向前流動(dòng)，形成 流速分布 。 [μ]=[τ/(du/dy)]=(N手冊(cè)中查得的數(shù)據(jù)常以厘米克秒 (CGS)制表示。 對(duì)于分子不發(fā)生締合的液體混合物的粘度，采用下式計(jì)算： (317) 流體流動(dòng)的基本規(guī)律 1． 定態(tài)流動(dòng)和非定態(tài)流動(dòng) 流體在管道或設(shè)備中流動(dòng)時(shí)，若在任一截面上流體的 流速 、 壓力 、 密度 等有關(guān)物理量?jī)H隨位置而改變，但不 隨時(shí)間 而改變，稱為 定態(tài)流動(dòng) ；反之，若流體在各截面上的有關(guān)物理量中，只要有一項(xiàng) 隨時(shí)間 而變化，則 稱為非定態(tài)流動(dòng) 。 在流體體積不變的情況下，把流體引入壓力系統(tǒng)所做的功，稱為 流動(dòng)功 。故要通過某截面的流體只有帶著與所需功相當(dāng)?shù)哪芰繒r(shí)才能進(jìn)入系統(tǒng)。 ?/21 111 2 mpmum g ZE ???? 入 令流體在截面 2－ 2’ 處的流速為 u2， 即 ?/21 2222 mpmum gZE ???? 出 根據(jù)能量守恒定律，若在兩截面之間沒有外界能量輸入，流體也沒有對(duì)外界作功，則流體在截面 1—1?和截面 2—2?之間應(yīng)符合： ?? ? 出入 EE對(duì)于單位質(zhì)量流體 ， 則： 對(duì)于單位重力 （ 重力單位為牛頓 ） 流體 ， 有： 工程上，將單位重力的流體所具有的能量單位 J單位重力的流體的阻力損失： ∑hf ( m). （ 2）實(shí)際流體流動(dòng)過程的能量衡算 ???????? fhgpguZHegpguZ )/()2/()/()2/( 22221211 ?? 對(duì)于靜止?fàn)顟B(tài)的流體 ， u=0， 沒有外加能量 ， He =0，而且也沒有因摩擦而造成的阻力損失 ∑hf=0， 則柏努利方程簡(jiǎn)化為： 或 實(shí)際流體在流動(dòng)時(shí)的柏努利方程為： ???????? fhgpguZHegpguZ )/()2/()/()2/( 22221211 ??)/()/( 2211 gpZgpZ ?? ???)( 2121 ZZgpp ??? ?(323b) (323a) 連續(xù)性方程和柏努利方程可用來計(jì)算化工生產(chǎn)中流體的 流速 或 流量 、流體輸送所需的 壓頭 和 功率 等流體流動(dòng)方面的實(shí)際問題。s1 表明：當(dāng)流量一定時(shí)，圓管中流體的流速與管徑的平方呈反比。由於管口水面承受不同的 大氣壓力 ，水會(huì)由 壓力 大的一邊流向壓力小的一邊，直到兩邊的大氣壓力相等， 容器 內(nèi)的水面變成相同的高度，水就會(huì)停止流動(dòng)。若每批壓送量為 ， 要求在 10min內(nèi)壓送完畢。已知料液的密度為 1200 kgs 1/ 10－ 3m2 = mm 1 /(1200 kg用于氣體系統(tǒng)的測(cè)量。 oc若液柱壓力計(jì)的讀數(shù)為 ΔR， 指示液的密度為 ρi， 則 ?)(20021 ppcu ????? )(200??? iRgcu 流量計(jì)算公式為 ??? )(20000???? ivRgScSuq特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，應(yīng)用廣泛，缺點(diǎn)是能量損耗較大。s － 1 轉(zhuǎn)子采用 不銹鋼、銅及塑料 等各種抗腐蝕材料制成，適用于中小流量的測(cè)定，常用于 2‘以下管道系統(tǒng)中，